package com.dyz.baseAlgorithm.racticalApplicationOfTreeStructure;

import java.util.Arrays;

public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {

        // 要求将数组进行升序排序
        int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9};
        heapSort(arr);
        System.out.println("排序后=" + Arrays.toString(arr));

    }

    // 编写一个堆排序的方法
    public static void heapSort(int arr[]) {
        int temp = 0;
        int length = arr.length;

        //分步完成
        adjustHeap(arr, 1, length);
        System.out.println("第一次" + Arrays.toString(arr)); // 4, 9, 8, 5, 6

        adjustHeap(arr, 0, length);
        System.out.println("第2次" + Arrays.toString(arr)); // 9,6,8,5,4


        temp = arr[length - 1];
        arr[length - 1] = arr[0];
        arr[0] = temp;
        length -= 1;
        adjustHeap(arr, 0, length);
        System.out.println("第3次" + Arrays.toString(arr)); // 8,6,4,5,9

        temp = arr[length - 1];
        arr[length - 1] = arr[0];
        arr[0] = temp;
        length -= 1;
        adjustHeap(arr, 0, length);
        System.out.println("第4次" + Arrays.toString(arr)); // 6,5,4,8,9

        temp = arr[length - 1];
        arr[length - 1] = arr[0];
        arr[0] = temp;
        length -= 1;
        adjustHeap(arr, 0, length);
        System.out.println("第5次" + Arrays.toString(arr)); // 5,4,6,8,9

        temp = arr[length - 1];
        arr[length - 1] = arr[0];
        arr[0] = temp;
        length -= 1;
        adjustHeap(arr, 0, length);
        System.out.println("第6次" + Arrays.toString(arr)); // 4,5,6,8,9

    }

    // 将一个数组(二叉树), 调整成一个大顶堆
    /**
     * 功能： 完成 将 以 i 对应的非叶子结点的树调整成大顶堆 举例 int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9}; => i = 1 =>
     * adjustHeap => 得到 {4, 9, 8, 5, 6} 如果我们再次调用 adjustHeap 传入的是 i = 0 => 得到 {4, 9,
     * 8, 5, 6} => {9,6,8,5, 4}
     *
     * @param arr    待调整的数组
     * @param i      表示非叶子结点在数组中索引
     * @param length 表示对多少个元素继续调整， length 是在逐渐的减少
     */
    public static void adjustHeap(int arr[], int i, int length) {

        int temp = arr[i];// 先取出当前元素的值，保存在临时变量
        // 开始调整
        // 说明
        // 1. k = i * 2 + 1 ：k 是 i结点的左子结点
        for (int k = i * 2 + 1; k < length; k = k * 2 + 1) {
            if (k + 1 < length && arr[k] < arr[k + 1]) { // 说明左子结点的值小于右子结点的值
                k++; // k 指向右子结点
            }
            if (arr[k] > temp) { // 如果子结点大于父结点
                arr[i] = arr[k]; // 把较大的值赋给当前结点
                i = k; // !!! i 指向 k，将小的值沉下去
            } else {
                break; // !!! 由于是从最深处往前调整，我能保证下面的子树已经是大顶堆了
            }
        }
        // 当for 循环结束后，我们已经将以i 为父结点的树的最大值，放在了 最顶(局部)
        arr[i] = temp;// 将temp值放到调整后的位置

    }

    // 编写一个堆排序的方法
    public static void heapSort1(int arr[]) {
        int temp = 0;

        // 完成我们最终代码
        // 将无序序列构建成一个堆，根据升序降序需求选择大顶堆或小顶堆
        for (int i = arr.length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            adjustHeap1(arr, i, arr.length);
        }

        /*
         * 2).将堆顶元素与末尾元素交换，将最大元素"沉"到数组末端;
         * 3).重新调整结构，使其满足堆定义，然后继续交换堆顶元素与当前末尾元素，反复执行调整+交换步骤，直到整个序列有序。
         */
        for (int j = arr.length - 1; j > 0; j--) {
            // 交换
            temp = arr[j];
            arr[j] = arr[0];
            arr[0] = temp;
            adjustHeap1(arr, 0, j);
        }

    }

    // 将一个数组(二叉树), 调整成一个大顶堆
    /**
     * 功能： 完成 将 以 i 对应的非叶子结点的树调整成大顶堆 举例 int arr[] = {4, 6, 8, 5, 9}; => i = 1 =>
     * adjustHeap => 得到 {4, 9, 8, 5, 6} 如果我们再次调用 adjustHeap 传入的是 i = 0 => 得到 {4, 9,
     * 8, 5, 6} => {9,6,8,5, 4}
     *
     * @param arr    待调整的数组
     * @param i      表示非叶子结点在数组中索引
     * @param length 表示对多少个元素继续调整， length 是在逐渐的减少
     */
    public static void adjustHeap1(int arr[], int i, int length) {

        int temp = arr[i];// 先取出当前元素的值，保存在临时变量
        // 开始调整
        // 说明
        // 1. k = i * 2 + 1 ：k 是 i结点的左子结点
        for (int k = i * 2 + 1; k < length; k = k * 2 + 1) {
            if (k + 1 < length && arr[k] < arr[k + 1]) { // 说明左子结点的值小于右子结点的值
                k++; // k 指向右子结点
            }
            if (arr[k] > temp) { // 如果子结点大于父结点
                arr[i] = arr[k]; // 把较大的值赋给当前结点
                i = k; // !!! i 指向 k，将小的值沉下去
            } else {
                break; // !!! 由于是从最深处往前调整，我能保证下面的子树已经是大顶堆了
            }
        }
        // 当for 循环结束后，我们已经将以i 为父结点的树的最大值，放在了 最顶(局部)
        arr[i] = temp;// 将temp值放到调整后的位置
    }

}
